一种超薄增强现实型近眼显示装置的制作方法

本技术属于近眼显示，具体涉及一种超薄增强现实型近眼显示装置。

背景技术：

1、在近眼显示系统中，若要形成大视场角(fov)显示效果，一般需要较大口径的成像系统，同时也意味着整体厚度会大大增加，如目前存在的具有增强现实性的近眼现实方案中，由于其光学方案的设计，受限于曲面透镜的口径和厚度，在具备大fov的同时，需要采用大口径、大厚度的曲面透镜，通常需要使用更为厚重框架，这会影响佩戴者的舒适度和外观，使得该方案难以满足佩戴者对增强现实性近眼显示装置的需求，使用舒适度和体验感差，同时由于系统本身的厚重，难以再增加其他功能，如眼动追踪、面部识别等无法集成，更加不能满足佩戴者的使用需求。因此，光学系统减薄的发展受到了眼镜和其他视觉设备的广泛应用和市场需求的推动，减薄的光学方案应用于增强现实型近眼显示装置或其他视觉设备中，以减轻眼镜的厚度和重量，从而提高佩戴者的舒适度和使用体验感。为此，提出一种具备大fov且厚度较薄的增强现实型近眼显示装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于针对上述问题，提出一种超薄增强现实型近眼显示装置，有助于增大视场角的同时降低整体厚度，提高成像质量，降低成本。

2、为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

3、本实用新型提出的一种超薄增强现实型近眼显示装置，包括显示像源、成像棱镜单元和第二菲涅尔透镜单元，其中：

4、显示像源，用于向成像棱镜单元发出成像光线；

5、成像棱镜单元，靠近人眼的一侧设有第一半透半反膜，且成像棱镜单元用于将成像光线反射至第二菲涅尔透镜单元；

6、第二菲涅尔透镜单元，与成像棱镜单元之间还设有第二半透半反膜，且第二菲涅尔透镜单元与成像棱镜单元的相邻面形状匹配，第二半透半反膜用于将成像光线反射后经过成像棱镜单元进入人眼成像、以及用于将真实场景光线透射后经过成像棱镜单元进入人眼成像。

7、优选地，成像棱镜单元包括第一菲涅尔透镜单元和第一三棱镜，第一菲涅尔透镜单元位于显示像源和第一三棱镜之间，第一三棱镜的各光学面为平面或自由曲面。

8、优选地，第一菲涅尔透镜单元的焦距f取值范围满足：f≤-30mm或f≥30mm。

9、优选地，第一三棱镜为直角三棱镜，且两直角光学面分别靠近第一菲涅尔透镜单元和第二菲涅尔透镜单元设置，倾斜光学面靠近人眼设置。

10、优选地，成像棱镜单元包括第二三棱镜，第二三棱镜的各光学面为平面或自由曲面。

11、优选地，第二半透半反膜贴附于成像棱镜单元或第二菲涅尔透镜单元上。

12、优选地，显示像源为oled显示器、lcos显示器、microled显示器、lbs显示器、dlp显示器其中一种。

13、优选地，各菲涅尔透镜单元包括至少一枚菲涅尔透镜。

14、优选地，菲涅尔透镜的菲涅尔面的齿宽为0.1mm～0.5mm，齿深为0.2mm～0.5mm，倒角半径小于0.3mm。

15、优选地，各菲涅尔透镜的菲涅尔面朝向远离成像棱镜单元的一侧。

16、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

17、现有技术中的近眼显示装置为看清外界环境，需要补偿透镜，从而使得整个光学系统等厚，看外界才不会变形。本申请通过采用菲涅尔透镜代替传统的补偿透镜(如曲面透镜或棱镜)，降低曲面透镜或棱镜自身厚度，达到减薄的目的，并通过增加光路折叠次数，在同样光程基础之上，有助于增大视场角(视场角可达60°以上)的同时进一步降低整体光学系统的厚度；且通过合理设置菲涅尔透镜的齿宽、齿深和倒角半径，保证透镜的焦距，提高透镜的透射率，并减少散光和杂光，避免成像模糊或者失真，从而提高成像质量，降低制造难度和成本。

技术特征：

1.一种超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述超薄增强现实型近眼显示装置包括显示像源(1)、成像棱镜单元(3)和第二菲涅尔透镜单元(4)，其中：

2.如权利要求1所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述成像棱镜单元(3)包括第一菲涅尔透镜单元(2)和第一三棱镜，所述第一菲涅尔透镜单元(2)位于所述显示像源(1)和第一三棱镜之间，所述第一三棱镜的各光学面为平面或自由曲面。

3.如权利要求2所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述第一菲涅尔透镜单元(2)的焦距f取值范围满足：f≤-30mm或f≥30mm。

4.如权利要求2所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述第一三棱镜为直角三棱镜，且两直角光学面分别靠近所述第一菲涅尔透镜单元(2)和第二菲涅尔透镜单元(4)设置，倾斜光学面靠近人眼设置。

5.如权利要求1所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述成像棱镜单元(3)包括第二三棱镜，所述第二三棱镜的各光学面为平面或自由曲面。

6.如权利要求1所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述第二半透半反膜贴附于所述成像棱镜单元(3)或第二菲涅尔透镜单元(4)上。

7.如权利要求1所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述显示像源(1)为oled显示器、lcos显示器、microled显示器、lbs显示器、dlp显示器其中一种。

8.如权利要求1-7任一所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：各所述菲涅尔透镜单元包括至少一枚菲涅尔透镜。

9.如权利要求8所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：所述菲涅尔透镜的菲涅尔面的齿宽为0.1mm～0.5mm，齿深为0.2mm～0.5mm，倒角半径小于0.3mm。

10.如权利要求8所述的超薄增强现实型近眼显示装置，其特征在于：各所述菲涅尔透镜的菲涅尔面朝向远离所述成像棱镜单元(3)的一侧。

技术总结
本技术公开了一种超薄增强现实型近眼显示装置，包括显示像源、成像棱镜单元和第二菲涅尔透镜单元，其中：显示像源，用于向成像棱镜单元发出成像光线；成像棱镜单元，靠近人眼的一侧设有第一半透半反膜，且成像棱镜单元用于将成像光线反射至第二菲涅尔透镜单元；第二菲涅尔透镜单元，与成像棱镜单元之间还设有第二半透半反膜，且第二菲涅尔透镜单元与成像棱镜单元的相邻面形状匹配，第二半透半反膜用于将成像光线反射后经过成像棱镜单元进入人眼成像、以及用于将真实场景光线透射后经过成像棱镜单元进入人眼成像。该近眼显示装置有助于增大视场角的同时降低整体厚度，提高成像质量，降低成本。

技术研发人员：夏傑,陈朋波,杜晖,江超群
受保护的技术使用者：杭州灵伴科技有限公司
技术研发日：20230810
技术公布日：2024/1/15